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红外制导的高超:中国又领先了

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 楼主| 发表于 2022-1-1 02:50:57 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2021-12-31 13:03 编辑 0 l& z. ~( y' V$ O5 `' b
9 d+ E# `, D; H& b
高超音速的热防护是大问题,这也决定了以热特征为基础红外制导在高超音速导弹上非常难实现。但红外制导又是非常诱人的,因为红外制导不怕隐身飞机,在雷达隐身,也难消除发动机炽热的尾焰和机身蒙皮的气动加热。舰船也一样,舰体与海水的温度有明显差别,发动机的排烟温度更是难以掩盖。
% r/ F2 r5 _# X5 ?
4 G0 `* I5 Y' X* n/ L' V) [  C在理论上,红外制导的窗口能达到降温,就能解决红外制导的问题。但耐热金属弹体的热管理都不好解决,非金属而且娇贵的透明材料更不好解决了。多年来,各国试过很多办法,比如在镜头上喷洒降温液体达到蒸发降温,或者在透明材料里埋设液冷管路,但都因为各种原因而效果不好。在镜头表面喷注冷气,利用迎面的动压形成气膜,将镜头与气动加热相隔离,是另一个办法,热量还随气体流动而自然带走,但流场太复杂,气体受热导致的热畸变影响成像,图像模糊、闪烁,根本不能用。在日常生活里,能“看见”滚烫铁板上的“热浪滚滚”,就是热畸变导致的,而不是热表面真的冒烟了。: g9 ~* w8 I" v" Q

1 o  O2 e! E4 ]3 N' m* N$ U+ z# N但这个问题被中国解决了。《南华早报》报导,据2021年6月的《现代防御技术》杂志介绍,易师禾(音译)教授(估计是国防科大的)的成果获得军内科技进步奖。12月15日,《空天防御杂志》刊发了易师禾的论文,介绍了成功。
" X8 k) y, Y' H  {* M  W( i
/ M7 G) N' f+ V& E. Z& q成果是多方面的。首先,团队研发了可以3倍音速喷射的微型冷气喷嘴,形成超冷气流,这本身就是不简单的成就。这是用收敛-扩散喷管实现的,收敛段将亚音速气流加速,在喉道达到跨音速,在扩散段内进一步加速到超音速,但气流的总能量是恒定的,加速导致的动能增加换来的是温度降低的热能降低,对冷却来说倒是正好。
3 o; P& t1 U( t$ O; x1 H* k  G/ O4 T+ q6 X4 e5 V& [) ?. s3 ]% q
第二是用40个仔细设计的喷嘴控制流场,保持气流的速度和温度分布均匀,减少畸变。这样的主动控制比被动规划流场要精确得多,也可靠的多,但要难得多,弄不好就是弄巧成拙。' R8 E; `  k3 c+ K) C3 ^3 _8 M5 L

$ ~) _+ y$ A4 v/ u第三则是系统的设计方法和经过风洞校验的数学模型。这确保了可以把同样的设计举一反三,但建立数学模型难,要有可靠的风洞数据用于校验更难,因为全世界就没有多少高超音速的风洞。. c* O6 ~  g& H. E+ b4 O# ?4 W

8 b4 [/ ?# f5 i& C- I8 a( S可巧,中国有,而且有好几个,包括长沙的KD-01高超风洞,这是专业用于高超音速条件下红外制导研究的。团队的成果就是在KD-01上实现的。
7 j! g: L+ t! [$ q2 x( s/ ~* F9 y0 J5 p1 p* ~
美国不是在这方面一点建树也没有,萨德的速度达到高超音速,也是用红外制导的。问题萨德的工作区间是在超高空,空气稀薄,环境温度低,气动加热小,红外制导的问题比较容易解决。这也是萨德只能用于大气层外反导的原因,在高层大气开始捕获和跟踪,进入大气层外正好可靠工作。
& A+ C6 W6 k. L
9 |0 d* C# o0 d. u0 _但要是高超音速导弹用于打飞机,就必须考虑在稠密大气里工作的问题,必须解决镜头冷却的问题。这也是高超音速导弹防御的关键,在稠密大气里就要开始可靠的捕获和跟踪,这才谈得上到高层大气里的追踪和最后会合。
3 s# M6 F0 X+ t: A( Z" Q* I! a  R
- [; l! P& E# U( `! ]; x# b0 D# p换句话说,中国不仅在高超音速导弹方面领先,在高超音速的导弹制导和导弹防御方面也领先了。' c0 f% _2 Z) A6 [
! M" j9 a+ h% h% K/ y! T( T
高超音速导弹当然要首先解决能飞得快的问题,但从来就不只是一个飞得多快的问题。只会傻跑,一点准头也没有,不要也罢。但美国还在解决傻跑的问题。
. F8 }# W, i3 d$ H9 [! g; M
9 P0 r5 |8 N4 o8 X& Z( N美国空军的AGM-183已经连续三次试验失败了,美国陆军的LRHW说是要在2023年开始服役,但也只是试验过而已,带推力转向的助推器在2021年10月7日刚试验过,完整实弹试验要2022年“某个时候”才开始。0 T9 u) M$ i3 }
  h3 |$ N8 \( r$ M
在最理想情况下,这些都只是打击固定目标的导弹,没有追踪机动目标的能力。美国离高超音速反导的距离更远。其他国家就更远了。别听俄罗斯瞎吹。
+ `8 y0 K" p. S

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  • TA的每日心情
    开心
    2024-9-2 01:41
  • 签到天数: 298 天

    [LV.8]合体

    沙发
    发表于 2022-1-1 05:40:58 | 只看该作者
    兔子这是可以按住美国任意揍的节奏了吗?怪不得美国有人开始嘟囔要控制核武啥的了。。大概一个原因是没钱维持了,一个是吓唬不了兔子没用了。( `/ I/ F7 y8 `, ^1 a+ B7 a
    . B; b; t1 H, {5 Q
    杨老虎说美国没资格在兔子面前扯啥子以实力说话,难道那时候兔子就已经评估了中美实力的改变了?
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2021-4-20 05:43
  • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体

    板凳
    发表于 2022-1-1 06:49:50 | 只看该作者
    这个太牛逼了,想想都很难。
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  • TA的每日心情
    开心
    7 小时前
  • 签到天数: 3171 天

    [LV.Master]无

    地板
    发表于 2022-1-1 08:10:22 | 只看该作者
    司机发个红包吧
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2022-8-27 22:14
  • 签到天数: 351 天

    [LV.8]合体

    5#
    发表于 2022-1-1 10:10:07 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-1 08:10
    , e6 L1 V& ~! D+ G2 _* K" m9 z司机发个红包吧
    , j  x& ?& C% W% r& d3 K
    你这是虎口拔牙了
    7 [1 r! ~+ U* f, C7 V6 O$ n5 T8 _2 }再说中国军事科技的好消息不断,司机要是每个都发,他肯定发不起。要不发几次试试
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2021-5-11 22:02
  • 签到天数: 460 天

    [LV.9]渡劫

    6#
    发表于 2022-1-1 19:13:52 | 只看该作者
    加速导致的动能增加换来的是温度降低的热能降低
    9 J) _* a% F7 g1 }
    % v6 _( o4 N$ [% y. J( D. K  A6 U
    温度是热平衡状态下定义的,这么短时间内的气体速度改变,以及最后数倍音速的喷出,这感觉是一个完全的非平衡态过程,这时候还有“温度”的概念?
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    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2022-1-1 22:25:18 | 只看该作者
    风云际会 发表于 2022-1-1 05:13/ x! K0 }6 B7 C% O8 {/ K% P. P, k
    温度是热平衡状态下定义的,这么短时间内的气体速度改变,以及最后数倍音速的喷出,这感觉是一个完全的非 ...
    5 \3 D! j9 {7 [; l! l4 ]: K9 F
    核弹爆炸时,爆心也肯定是非平衡态的,那1亿度是哪来的?
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  • TA的每日心情
    开心
    7 小时前
  • 签到天数: 3171 天

    [LV.Master]无

    8#
    发表于 2022-1-1 23:58:09 | 只看该作者
    老财迷 发表于 2022-1-1 10:10' h0 b6 {& r' h% q8 E" f
    你这是虎口拔牙了( w- k# X% w. ~  F6 `( Y! S
    再说中国军事科技的好消息不断,司机要是每个都发,他肯定发不起。要不发几次试 ...
    0 w- |8 l' F4 m! @* r
    敲一杆子是一杆子
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  • TA的每日心情
    无聊
    2021-7-28 01:44
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    [LV.1]炼气

    9#
    发表于 2022-1-2 00:09:31 | 只看该作者
    鳕鱼邪恶 发表于 2021-12-31 22:404 x4 L4 h9 V; l
    兔子这是可以按住美国任意揍的节奏了吗?怪不得美国有人开始嘟囔要控制核武啥的了。。大概一个原因是没钱维 ...

    . c6 x1 q7 R. q& n0 v( l, j! A后半句是一定的。
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  • TA的每日心情
    无聊
    2021-7-28 01:44
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    10#
    发表于 2022-1-2 00:12:40 | 只看该作者
    我是坚信制导问题解决了的,但技术细节唔知。
    3 R' \. e# U! t# F最后那句我也是坚信的,毛子最近吹大牛吹的厉害。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2022-8-27 22:14
  • 签到天数: 351 天

    [LV.8]合体

    11#
    发表于 2022-1-2 07:40:29 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-1 23:58( s/ ~: p* F. ?5 Q  R1 M1 s- e: O* m
    敲一杆子是一杆子

    9 ?* K" h5 i( X. F敲成功时告诉我一句啊
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  • TA的每日心情
    慵懒
    3 天前
  • 签到天数: 2935 天

    [LV.Master]无

    12#
    发表于 2022-1-3 09:16:14 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-1 23:58
    6 K. J2 c/ ^3 T7 a, }! P6 I敲一杆子是一杆子

    ( q# ?0 y- k$ [( T正所谓,有枣没枣。2 x3 n$ @: T& s' ^; J0 v
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2021-5-11 22:02
  • 签到天数: 460 天

    [LV.9]渡劫

    13#
    发表于 2022-1-5 21:38:10 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2022-1-1 22:25
    $ o" x! x3 u4 g- a2 n0 s$ q核弹爆炸时,爆心也肯定是非平衡态的,那1亿度是哪来的?
    0 G; a" H4 C3 ?* T  ]
    那是能量的等价定义。1eV = 11000K的能量 (11000K乘以玻尔兹曼常数), 如果是氢弹的话,聚变时需要穿透的量子势垒应该是在0.1MeV到1MeV之间(凭记忆了,不一定准确,但应该在这量级左右),最后的质量损失应该在10KeV至几十KeV,损失的质量全部分转化为能量释放,这样等效的就是1亿度了。意思是说,在那核心区域如果有一个处于1亿度的平衡态,那么其所释放出的能量就是氢弹所能释放的。
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  • TA的每日心情
    开心
    6 小时前
  • 签到天数: 1853 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2022-1-5 22:25:13 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-1-5 22:29 编辑 , p2 J0 \1 R3 H, v! D5 ]8 P- U( q
    风云际会 发表于 2022-1-1 19:13
    % d. Q1 m: r! }; \温度是热平衡状态下定义的,这么短时间内的气体速度改变,以及最后数倍音速的喷出,这感觉是一个完全的非 ...

    & B; Z, N1 W* ?
    6 Y6 e- C# f, M0 U4 z9 q" L8 N$ J我记得温度的概念本身的定义是不依赖于热平衡态的,但是用能量均分定理(Equipartition Theorem)计算平均动能和温度的数值的关系的时候需要假设热平衡状态.
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2021-5-11 22:02
  • 签到天数: 460 天

    [LV.9]渡劫

    15#
    发表于 2022-1-5 22:34:59 | 只看该作者
    数值分析 发表于 2022-1-5 22:255 R6 w1 N: `3 a2 Z9 v
    我记得温度的概念本身的定义是不依赖于热平衡态的,但是用能量均分定理(Equipartition Theorem)计算平均 ...
    6 ^7 b  [; f1 [; t( Q
    温度有几种常见的定义,互相等价。比如,温度可以由“熵”来定义【参考朗道热统卷一】,无论哪种定义,热平衡是必需的【您说的定义也是需要热平衡条件的】。非平衡态,只有在准稳态的情形可以局部近似定义温度,一般情形下是无法定义温度的。
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